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第一章 绪论 1

第一节 检测的基本概念 1

一、检测的地位与作用 1

二、检测系统的基本组成 1

三、单位制 2

四、量值的传递与溯源 4

第二节 检测技术研究的主要内容 4

第三节 本课程的任务以及与其他课程的关联 5

第四节 检测技术的发展方向 6

思考题 9

第二章 测试系统 10

第一节 测试系统的组成 10

第二节 测试系统的数学模型及频率特性 11

一、测试系统的数学模型 11

二、线性系统的性质 13

三、传递函数 14

四、环节的串联和并联 14

五、频率响应函数 15

六、频率特性及其图像 16

七、一阶、二阶系统的频率特性 17

八、理想频率响应函数 21

第三节 测试系统对瞬态激励的响应 22

一、单位脉冲输入和系统的脉冲响应函数 22

二、单位阶跃输入和系统的阶跃响应 22

三、测试系统对任意输入的响应 23

第四节 测试系统频率特性的测定 25

一、正弦信号激励 25

二、阶跃信号激励 25

第五节 测量仪器的特性 27

一、测量仪器的准确度及其定量指标 27

二、重复性 29

三、灵敏度、分辨力、鉴别力阈和信噪比 29

四、标称范围、量程、测量范围和动态范围 30

五、漂移、回程误差、死区和线性度 30

六、工作频率范围、响应特性和响应时间 32

第六节 测量不确定度 33

一、测量不确定度的含义 33

二、标准不确定度的评定 33

三、自由度及其确定 34

四、测量不确定度的合成 34

五、测量不确定度评定实例——电压测量的不确定度计算 35

思考题 36

习题 36

第三章 信号描述及分析 38

第一节 概述 38

一、确定性信号 38

二、随机信号 39

三、连续信号与离散信号 39

四、信号的描述和评价 40

第二节 傅里叶变换与频谱分析 42

一、傅里叶变换的原理 42

二、傅里叶变换的基本形式 43

三、频谱分析的应用实例 46

第三节 信号滤波 47

一、经典滤波器的工作原理 47

二、经典滤波器的分类和主要参数 48

第四节 相关分析及其应用 50

一、相关函数的定义 50

二、相关函数的应用 50

第五节 随机信号描述与分析 52

一、随机过程的定义和分类 52

二、随机信号的统计特性 53

第六节 短时傅里叶变换 56

第七节 小波变换 58

第八节 Hilbert-Huang变换与经验模态分解 60

一、算法简介 60

二、EMD方法对实际漏磁信号的处理实例 61

思考题 64

习题 64

第四章 电学与磁学量的测量 66

第一节 概述 66

第二节 电学量测量 67

一、电学量测量简介 67

二、电压、电流的测量 69

三、电阻、电容、电感的测量 70

四、电功率的测量 72

第三节 频率的测量 72

一、直接测频法 72

二、测周法 73

三、多周期同步测频法 74

四、频率测量专用芯片 75

五、微波频率的测量 75

第四节 相位差的测量 76

一、脉冲计数法测相位 76

二、基于FFT的相位测量 77

三、相关法测相位 78

四、基于集成芯片的相位测量 79

第五节 磁场测量技术及仪器 80

一、磁测量技术简介 80

二、磁感应法测磁 82

三、霍尔效应法 83

四、磁阻效应法 87

五、磁通门法 88

六、其他磁测量技术简介 92

第六节 材料磁特性测量技术 93

思考题 97

习题 97

第五章 长度及线位移的测量 98

第一节 概述 98

一、长度单位和定义 98

二、长度量值传递系统 98

三、长度测量的标准量 98

四、阿贝原则 99

五、长度测量的环境标准要求 99

第二节 长度尺寸的测量 99

一、常见尺寸的测量 100

二、大尺寸的测量 107

三、微小尺寸的测量 111

四、测量误差分析 113

第三节 形位误差和异形曲面的测量 116

一、形位误差的测量 116

二、异形曲面的测量 120

第四节 表面粗糙度的测量 124

一、测量仪器 125

二、评定参数 128

第五节 线位移量的测量 130

一、大位移量的测量 130

二、物位的测量 132

第六节 纳米测量技术 135

一、扫描隧道显微镜 135

二、原子力显微镜 136

三、大量程的纳米测量技术 137

思考题 138

习题 138

第六章 角度及角位移的测量 141

第一节 概述 141

一、角度单位及量值传递 141

二、角度的自然基准和圆周封闭原则 141

三、实物基准与分度误差的特性 141

第二节 单一角度尺寸的测量 144

一、直接测量 144

二、间接测量 148

第三节 圆分度误差的测量 154

一、圆分度误差评定指标 154

二、圆分度误差的绝对测量 155

三、圆分度误差的相对测量 158

四、圆分度误差的组合测量 159

第四节 角位移量的测量 161

一、单自由度角位移的测量 161

二、多自由度角位移的测量 166

思考题 168

习题 168

第七章 速度、加速度和振动的测量 170

第一节 概述 170

第二节 速度的测量 171

一、线速度的测量 171

二、角速度的测量 179

三、转速测量 183

第三节 加速度的测量 187

一、加速度测量的基本原理 187

二、基于位移的加速度测量 187

三、基于惯性力的加速度测量 189

第四节 振动测试 193

一、振动的基本类型 193

二、振动测试系统 196

三、振动激励装置 196

四、振动系统参量的测量 200

思考题 204

习题 204

第八章 力、力矩和压力的测量 205

第一节 概述 205

第二节 力的测量 206

一、力的测量方法 206

二、测力仪 206

三、称重 210

第三节 力矩的测量 215

一、力矩传递法 215

二、力平衡法 218

三、能量转换法 219

第四节 压力的测量 219

一、压力量值的溯源和传递 220

二、压力测量仪 220

三、真空测量 226

四、超高压测量 230

思考题 230

习题 231

第九章 温度的测量 232

第一节 概述 232

一、温度的基本概念和测量方法 232

二、温标 233

第二节 膨胀式温度计和压力式温度计 233

一、膨胀式温度计 234

二、压力式温度计 235

第三节 热电偶温度计 236

一、热电效应和热电偶 236

二、热电偶基本定律 237

三、标准化热电偶 238

四、热电偶的参比端处理 239

五、测温电缆 241

六、薄膜热电偶 242

第四节 电阻温度计 242

一、铂电阻温度计 243

二、铜电阻温度计 243

三、半导体热敏电阻 244

四、热电阻温度计的测量误差 245

五、P-N结与集成电路温度传感器 246

第五节 光辐射测温方法及仪表 247

一、热辐射基本定律 247

二、辐射温度计 249

三、亮度温度计 250

四、颜色温度计 252

五、光导纤维测温技术 253

思考题 257

习题 257

第十章 流量的测量 259

第一节 概述 259

一、流量的概念 259

二、流量计的分类 259

第二节 总量测量仪表 261

一、椭圆齿轮流量计 261

二、腰轮流量计（罗茨流量计） 262

三、容积式流量计的误差 262

第三节 差压式流量计 262

一、差压式管道用流量计 262

二、差压式明渠流量计 265

第四节 流体阻力式流量计 266

一、转子流量计 266

二、靶式流量计 268

第五节 测速式流量计 269

一、电磁流量计 269

二、涡轮流量计 271

三、超声波流量计 272

第六节 振动式流量计 274

第七节 质量流量计 276

一、直接式质量流量计 277

二、推导式质量流量计 278

思考题 280

习题 280

第十一章 环境量的测量 281

第一节 概述 281

一、环境量和环境检测 281

二、环境检测的特点 281

三、环境检测的方法 282

第二节 噪声的测量 283

一、测量项目和评价参数 284

二、测量仪器 288

三、噪声的测量方法 291

第三节 大气污染的监测 292

一、大气污染形式和监测项目 293

二、大气监测原理和方法 294

三、光谱测试技术及仪器 296

四、电化学测试技术 301

五、室内空气的监测 302

六、PM2.5检测介绍 305

第四节 水污染的监测 306

一、概述 306

二、原子吸收光谱法及其应用 309

三、色谱法原理及其应用 310

四、质谱法原理及其应用 315

五、联用技术 317

思考题 321

习题 322

第十二章 现代测试系统 323

第一节 概述 323

第二节 智能仪器 323

第三节 虚拟仪器 324

一、基本概念 324

二、虚拟仪器的组成 325

三、虚拟仪器应用举例 327

第四节 网络化仪器和网络化传感器 328

一、网络化测试技术 328

二、网络化测试系统的组成 328

第五节 微型仪器 330

第六节 综合测控系统 330

第七节 工程应用实例 332

一、电梯导轨多参数测量系统 333

二、海底敷缆测量系统 334

三、管道缺陷的漏磁检测系统 336

四、端面摩擦磨损试验机 337

五、计算机辅助水泵试验测试系统 338

六、基于数字图像分析的深孔表面质量检测系统 339

七、大型电力变压器综合在线监测系统 340

八、海洋浮标 340

思考题 341

习题 341

参考文献 343